CN116695084A - 一种大口径长条形反射镜镀膜装置 - Google Patents

Abstract

一种大口径长条形反射镜镀膜装置，涉及空间遥感技术领域，该镀膜装置包括镀膜机组件、反射镜组件和镀膜工装组件，镀膜机组件由箱体框架、滑轨、连接托板以及喷枪组成，反射镜组件由反射镜和安装基板组成，镀膜工装组件由承力板、一对第一支撑脚、第二支撑脚以及一对锁紧螺栓组成。反射镜组件与镀膜工装组件之间采用三点支撑连接，进而可通过该三点支撑连接方式调整反射镜组件中的反射镜倾斜角度，从而使反射镜镜面轮廓接近平行于箱体框架底部，然后利用镀膜机组件中的喷枪将气体状膜层溅射到反射镜镜面上完成镀膜，可保证保证所镀膜层的整体均匀性和稳定性。本发明不需要重新退膜再镀膜，缩短了反射镜的加工周期，提高了加工效率。

Description

一种大口径长条形反射镜镀膜装置

技术领域

本发明涉及空间遥感技术技术领域，特别涉及一种大口径长条形反射镜镀膜装置。

背景技术

空间遥感在环境监测、资源调查、大气和海洋观测和天文观测以及军事等方面拥有广阔的应用前景。目前，高分辨率遥感卫星多采用反射式大口径光学系统，随着分辨率要求越来越高以及光学系统口径的增大，给大口径反射镜的加工和镀膜带来了挑战。特别是离轴矩形孔径的反射镜，如何保证其镀膜的膜层均匀性和稳定性是一个亟待解决的难题。

碳化硅陶瓷材料具备优异的力学性能，如高的比刚度、较好的热稳定性、低密度、抗氧化性、耐烧蚀等，因此在空间反射镜应用中，比传统的金属材料、玻璃或玻璃陶瓷材料更具优势。但是空间反射镜基体的大尺寸和复杂形状给陶瓷材料的加工和镀膜带来了很大难度。

在现有离轴三反光学系统中，当要求光学系统具备大视场性能时，例如视场大于正负5度，主镜和三镜通常是大口径的长条形反射镜（王克军，董吉洪，朱时雨，李威，孟庆宇。天问一号高分相机主光机在线装调技术研究。光学精密工程，2022，30（2）：199-209）。对于大口径长条形离轴孔径反射镜，其矢高差Δ1通常很大，如图10所示（图中，A为对称轴，B为光轴，对称轴与光轴之间的距离为Δ2），镀膜后经常会出现膜层厚度不均匀，或者长期放置后出现膜层脱落的现象，膜层脱落范围宽度0-20mm，长度0-300mm，需要重新加工退膜再镀膜，严重影响了加工周期。

基于上述技术问题，急需研发一种能够适用于大口径长条形反射镜的镀膜装置，并可以保证反射镜镀膜的均匀性和稳定性。

发明内容

为了解决现有的镀膜装置存在的技术问题，本发明提供一种大口径长条形反射镜镀膜装置。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种大口径长条形反射镜镀膜装置，包括：

镀膜机组件；

安装在镀膜机组件上的镀膜工装组件；

安装在镀膜工装组件上的反射镜组件；

所述镀膜机组件将气体状膜层溅射到反射镜组件上完成镀膜。

进一步的，所述镀膜机组件包括：

箱体框架；

安装在箱体框架内上表面的滑轨；

安装在滑轨下端的连接托板；所述滑轨带动连接托板沿自身中心轴旋转；所述滑轨带动连接托板往返于箱体框架内部和外部；

安装在箱体框架内下表面的喷枪，所述喷枪将气体状膜层溅射到反射镜组件上完成镀膜。

进一步的，所述镀膜工装组件包括：

两端通过锁紧螺栓固定在连接托板上的承力板；

安装在承力板上的一对第一支撑脚；

安装在承力板上的第二支撑脚；

一对第一支撑脚和第二支撑脚之间连线形成三角形。

进一步的，所述承力板为中空的环形承力板；所述承力板上设有第三安装接口，用于安装第一支撑脚和第二支撑脚；所述承力板两端设有固定接口，用于安装锁紧螺栓；所述承力板四周和侧壁设有若干吊装接口和翻转接口。

进一步的，所述锁紧螺栓包括：与承力板相连的上端连接螺纹、与连接托板相连的下端连接螺纹和设置于中间位置的扳手拧紧豁口；通过扳手拧紧豁口将锁紧螺栓锁紧。

进一步的，所述反射镜组件包括：

与镀膜工装组件相连的安装基板；

安装在安装基板上的反射镜；所述反射镜镜面与喷枪喷口处相对设置。

进一步的，所述反射镜预留蜂窝状轻量化腔体。

进一步的，所述安装基板为三角形轻量化腔体安装基板；所述安装基板上设有第一安装接口和第二安装接口；所述第一安装接口与一对第一支撑脚相连，所述第二安装接口与第二支撑脚相连；通过一对第一支撑脚和第二支撑脚实现对反射镜镜面的三点支撑，使反射镜镜面轮廓平行于箱体框架底部，保证所镀膜层的整体均匀性和稳定性。

进一步的，所述第一支撑脚包括：第一基面、设置于第一基面上的第一接口、第二基面和第二接口；所述第一支撑脚通过第一接口与安装基板上的第一安装接口相连；所述第一支撑脚通过第二接口与承力板上的第三安装接口相连；所述第二基面与承力板相贴合；

所述第二支撑脚包括：第三基面、设置于第三基面上的第三接口、第四基面和第四接口；所述第二支撑脚通过第三接口与安装基板上的第二安装接口相连，所述第二支撑脚通过第四接口与承力板上的第三安装接口相连；所述第四基面与承力板相贴合。

本发明的有益效果是：

本发明的一种大口径长条形反射镜镀膜装置，主要由镀膜机组件、反射镜组件和镀膜工装组件组成，镀膜机组件由箱体框架、滑轨、连接托板以及喷枪组成，反射镜组件由反射镜和安装基板组成，镀膜工装组件由承力板、一对第一支撑脚、第二支撑脚以及一对锁紧螺栓组成，反射镜与承力板之间通过三个支撑脚相连。本发明在面对大口径长条形离轴孔径反射镜进行镀膜时，不会因大口径长条形离轴孔径反射镜的矢高差通常很大所导致的镀膜后经常会出现膜层厚度不均匀或者长期放置后出现膜层脱落的现象，采用本发明的一种大口径长条形反射镜镀膜装置进行镀膜后，不需要重新退膜再镀膜，缩短了反射镜的加工周期，提高了加工效率。

附图说明

图1为本发明的一种大口径长条形反射镜镀膜装置的结构示意图。

图2为镀膜机组件的结构示意图。

图3为反射镜组件的结构示意图。

图4为安装基板的结构示意图。

图5为镀膜工装组件的结构示意图。

图6为承力板的结构示意图。

图7为第一支撑脚的结构示意图。

图8为第二支撑脚的结构示意图。

图9为锁紧螺栓的结构示意图。

图10为大口径长条形离轴孔径反射镜矢高差示意图。

图11为本发明的一种大口径长条形反射镜镀膜装置的原理示意图。

图中，1、镀膜机组件，11、箱体框架，12、滑轨，13、连接托板，14、喷枪，2、反射镜组件，21、反射镜，22、安装基板，221、第一安装接口，222、第二安装接口，3、镀膜工装组件，31、承力板，311、第三安装接口，312、固定接口，313、吊装接口，314、翻转接口，32、第一支撑脚，321、第一基面，322、第一接口，323、第二基面，324、第二接口，33、第二支撑脚，331、第三基面，332、第三接口，333、第四基面，334、第四接口，34、锁紧螺栓，341、上端连接螺纹，342、扳手拧紧豁口，343、下端连接螺纹。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明的一种大口径长条形反射镜镀膜装置，主要包括：镀膜机组件1、反射镜组件2和镀膜工装组件3；反射镜组件2与镀膜工装组件3相连接，镀膜工装组件3固定安装于镀膜机组件1上，镀膜机组件1将气体状膜层溅射到反射镜组件2上完成镀膜。

本实施方式中，镀膜机组件1主要包括：箱体框架11、滑轨12、连接托板13以及喷枪14；滑轨12连接于箱体框架11内上表面，连接托板13安装于滑轨12下端，通过滑轨12可以将下端连接托板13送至箱体框架11外部或送回箱体框架11内部，通过滑轨12可以带动下端连接托板13在箱体框架11内沿着连接托板13中心轴进行顺时针旋转或逆时针旋转，喷枪14安装于箱体框架11内下表面，喷枪14向上将气体状膜层溅射到反射镜组件2上。

通过滑轨12将连接托板13送至箱体框架11外部，并将反射镜组件2通过镀膜工装组件3固定在连接托板13上，在通过滑轨12将连接托板13送回箱体框架11内部后，使用喷枪14向上将气体状膜层溅射到反射镜组件2上。

本实施方式中，镀膜工装组件3主要包括：承力板31、一对第一支撑脚32、第二支撑脚33以及一对锁紧螺栓34；承力板31的两端通过锁紧螺栓34固定于连接托板13上，一对第一支撑脚32安装于承力板31上，第二支撑脚33安装于承力板31上。通过承力板31上的一对第一支撑脚32以及第二支撑脚33将反射镜组件2固定在承力板31上，并且，一对第一支撑脚32和第二支撑脚33之间连线形成稳定的三角形，从而实现对反射镜组件2中反射镜21镜面的三点支撑，保证反射镜21镜面轮廓平行于箱体框架11底部，进而保证所镀膜层的整体均匀性和稳定性。

本实施方式中，承力板31为中空的环形承力板，反射镜组件2将镜面朝下穿过该中空的环形承力板；承力板31上设有一对第三安装接口311，用于安装第一支撑脚32和第二支撑脚33；第一支撑脚32和第二支撑脚33的位置根据反射镜组件2中的安装基板22的位置进行确定；承力板31的两端开设有固定接口312，锁紧螺栓34穿过固定接口312将承力板31固定于连接托板13上；承力板31的四周和侧壁均设有若干吊装接口313以及若干翻转接口314。

本实施方式中，锁紧螺栓34上设有上端连接螺纹341、下端连接螺纹343以及设置于中间位置的扳手拧紧豁口342，锁紧螺栓34的上端连接螺纹341与承力板31相连接，锁紧螺栓34的下端连接螺纹343与连接托板13相连接，通过扳手拧紧豁口342将锁紧螺栓34锁紧。

本实施方式中，反射镜组件2主要包括：反射镜21和安装基板22；反射镜21安装于安装基板22上，反射镜21镜面朝向箱体框架11内下表面的喷枪14喷口处，反射镜组件2通过安装基板22与镀膜工装组件3相连接。

本实施方式中，根据所镀膜层的不同要求，连接托板13相对喷枪14的高度可以调节，喷枪14相对于反射镜21镜面的溅射角度可以调节。

本实施方式中，反射镜21上预留有蜂窝状轻量化腔体。

本实施方式中，安装基板22为三角形轻量化腔体安装基板。优选的，安装基板22可设置为矩形、菱形或六边形等形状。

本实施方式中，安装基板22上设有第一安装接口221和第二安装接口222；第一安装接口221与第一支撑脚32相连，第二安装接口222与第二支撑脚33相连。

本实施方式中，第一支撑脚32主要包括：第一基面321、设置于第一基面321上的第一接口322、第二基面323和第二接口324；第一支撑脚32通过第一接口322与安装基板22上的第一安装接口221相连；第一支撑脚32通过第二接口324与承力板31上的第三安装接口311相连；第二基面323与承力板31相贴合。

本实施方式中，第二支撑脚33包括：第三基面331、设置于第三基面331上的第三接口332、第四基面333和第四接口334；第二支撑脚33通过第三接口332与安装基板22上的第二安装接口222相连，第二支撑脚33通过第四接口334与承力板31上的第三安装接口311相连；第四基面333与承力板31相贴合。

本发明主要解决大视场离轴三反光学系统中的大口径（长度超过1米）长条形反射镜镀膜均匀性问题。本发明的核心思想是先通过三个支撑脚（一对第一支撑脚32和一个第二支撑脚33）调整反射镜21的镜面相对于喷枪14的角度，然后固定后再进行机械加工和镀膜。如图11所示，首先，根据反射镜21镜面的矢高差Δ1计算三个支撑脚的斜面倾斜角度φ。然后，根据反射镜21中心位置C计算三个支撑脚在承力板31上的安装分布位置。最后，机械加工时，三个支撑脚要在承力板31上组合加工，最后经过研磨使三个支撑脚的平面度均小于2微米，最终使反射镜21镜面轮廓接近平行于箱体框架底部。镀膜时，利用镀膜机组件1中的喷枪14将气体状膜层溅射到反射镜21镜面上完成镀膜。通过上述这种结构设计和三个支撑脚方式，本发明可以有效解决现有技术中镀膜后经常会出现膜层厚度不均匀或者长期放置后出现膜层脱落的现象，可保证所镀膜层的整体均匀性和稳定性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种大口径长条形反射镜镀膜装置，其特征在于，包括：

镀膜机组件（1）；

安装在镀膜机组件（1）上的镀膜工装组件（3）；

安装在镀膜工装组件（3）上的反射镜组件（2）；

所述镀膜机组件（1）将气体状膜层溅射到反射镜组件（2）上完成镀膜。

2.根据权利要求1所述的一种大口径长条形反射镜镀膜装置，其特征在于，所述镀膜机组件（1）包括：

箱体框架（11）；

安装在箱体框架（11）内上表面的滑轨（12）；

安装在滑轨（12）下端的连接托板（13）；所述滑轨（12）带动连接托板（13）沿自身中心轴旋转；所述滑轨（12）带动连接托板（13）往返于箱体框架（11）内部和外部；

安装在箱体框架（11）内下表面的喷枪（14），所述喷枪（14）将气体状膜层溅射到反射镜组件（2）上完成镀膜。

3.根据权利要求2所述的一种大口径长条形反射镜镀膜装置，其特征在于，所述镀膜工装组件（3）包括：

两端通过锁紧螺栓（34）固定在连接托板（13）上的承力板（31）；

安装在承力板（31）上的一对第一支撑脚（32）；

安装在承力板（31）上的第二支撑脚（33）；

一对第一支撑脚（32）和第二支撑脚（33）之间连线形成三角形。

4.根据权利要求3所述的一种大口径长条形反射镜镀膜装置，其特征在于，所述承力板（31）为中空的环形承力板；所述承力板（31）上设有第三安装接口（311），用于安装第一支撑脚（32）和第二支撑脚（33）；所述承力板（31）两端设有固定接口（312），用于安装锁紧螺栓（34）；所述承力板（31）四周和侧壁设有若干吊装接口（313）和翻转接口（314）。

5.根据权利要求3所述的一种大口径长条形反射镜镀膜装置，其特征在于，所述锁紧螺栓（34）包括：与承力板（31）相连的上端连接螺纹（341）、与连接托板（13）相连的下端连接螺纹（343）和设置于中间位置的扳手拧紧豁口（342）；通过扳手拧紧豁口（342）将锁紧螺栓（34）锁紧。

6.根据权利要求3所述的一种大口径长条形反射镜镀膜装置，其特征在于，所述反射镜组件（2）包括：

与镀膜工装组件（3）相连的安装基板（22）；

安装在安装基板（22）上的反射镜（21）；所述反射镜（21）镜面与喷枪（14）喷口处相对设置。

7.根据权利要求6所述的一种大口径长条形反射镜镀膜装置，其特征在于，所述反射镜（21）预留蜂窝状轻量化腔体。

8.根据权利要求6所述的一种大口径长条形反射镜镀膜装置，其特征在于，所述安装基板（22）为三角形轻量化腔体安装基板；所述安装基板（22）上设有第一安装接口（221）和第二安装接口（222）；所述第一安装接口（221）与一对第一支撑脚（32）相连，所述第二安装接口（222）与第二支撑脚（33）相连；通过一对第一支撑脚（32）和第二支撑脚（33）实现对反射镜（21）镜面的三点支撑，使反射镜（21）镜面轮廓平行于箱体框架（11）底部，保证所镀膜层的整体均匀性和稳定性。

9.根据权利要求8所述的一种大口径长条形反射镜镀膜装置，其特征在于，所述第一支撑脚（32）包括：第一基面（321）、设置于第一基面（321）上的第一接口（322）、第二基面（323）和第二接口（324）；所述第一支撑脚（32）通过第一接口（322）与安装基板（22）上的第一安装接口（221）相连；所述第一支撑脚（32）通过第二接口（324）与承力板（31）上的第三安装接口（311）相连；所述第二基面（323）与承力板（31）相贴合；

所述第二支撑脚（33）包括：第三基面（331）、设置于第三基面（331）上的第三接口（332）、第四基面（333）和第四接口（334）；所述第二支撑脚（33）通过第三接口（332）与安装基板（22）上的第二安装接口（222）相连，所述第二支撑脚（33）通过第四接口（334）与承力板（31）上的第三安装接口（311）相连；所述第四基面（333）与承力板（31）相贴合。